Основные свойства турбокомпрессоров

В ЦБК и ОК сжатие газов происходит за счет инерционных сил. Эти силы зависят от скорости движения и плотности газа. Поэтому, несмотря на различие в конструкциях, основные свойства этих компрессоров одинаковы.

· 1. Напор (работа сжатия 1 кг газа) прямо пропорционален квадрату окружной скорости, т.е. квадрату частоты вращения ротора ТК, и не зависит от природы газа, его температуры и давления.

Примечание: справедливо при неизменном , т.е. при подобных треугольниках скоростей.

Доказательство: это свойство вытекает из самого уравнения Эйлера, где фигурируют только значения скоростей потока.

· 2. Давление, развиваемое ТК при n=idem, зависит от средней плотности газа в процессе сжатия, а следовательно, от его природы, температуры и давления на входе в ТК.

Доказательство: , где – средняя плотность газа.

· 3. При изменении только давления газа во всасывающем патрубке P₁ степень повышения давления в компрессоре остается неизменной.

Доказательство: из уравнения Эйлера видно, что удельная работа сжатия (напор) зависит только от частоты вращения ротора (1-е свойство ТК), следовательно:

.

Это возможно лишь тогда, если , так как все остальные величины постоянны по условию. Таким образом, на сколько изменится давление на входе в ТК, на столько изменится давление за компрессором.

· 4. При изменении на входе в ТК только температуры газа T₁(T_вк) степень повышения давления изменяется. При увеличении T₁– снижается e_к, и наоборот.

Доказательство: (по аналогии с п. 3) в соответствии с 1-м свойством ТК

.

Это возможно лишь тогда, когда при изменении T₁ будет изменяться и e_к.

· 5. Мощность, потребляемая ТК при неизменных объемной производительности и частоте вращения ротора (Q_вк=idem и n=idem) прямо пропорциональна плотности газа на входе в ТК r_вк.

Доказательство: , кВт.

При Q_вк=idem, T_вк=idemи n=idem– l_т=idem. Следовательно, N_к~P_вк.

Эти основные свойства ТК имеют большое практическое значение. Они широко используются как при проектировании, так и при эксплуатации систем воздухоснабжения.

Контрольные вопросы

1. Что называют объемной производительностью компрессора и как ее определяют?

2. Что представляют собой давление, развиваемое компрессором, и удельная работа сжатия (напор)?

3 Какие КПД используются для оценки эффективности работы компрессора?

4. С какой целью применяют ступенчатое сжатие воздуха в компрессорных установках?

5. Как влияет температура охлаждающей воды на энергозатраты в компрессорных установках?

6. Что характеризует коэффициент закрутки потока в ступени центробежного компрессора (ЦБК)?

7. Какие формы лопаток в рабочих колесах ЦБК целесообразно применять в стационарных установках?

8. От чего зависит развиваемое давление в ЦБК при неизменном значении частоты вращения ротора?